KR100529444B1 - Ｅｐｄ 인터락 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 EPD(End Point Detector)를 갖는 플라즈마 식각 장치에서 EPD 인터락 시스템에 관한 것이다. 즉, 본 발명은 플라즈마 식각 장치에서 챔버내 플라즈마 광도 저하로 공정 수행중인 웨이퍼에 대한 EOP 검출이 불가능해지는 경우, 상기 플라즈마 광도 이상 저하 발생을 검출하여 EOP 검출 동작을 인터락시킴으로써, EOP 검출 에러로 인한 웨이퍼 손상을 방지시킨다.

Description

ＥＰＤ 인터락 시스템{EPD INTERLOCK SYSTEM}

본 발명은 EPD(End Point Detector)를 갖는 플라즈마(Plasma) 식각 장치에 관한 것으로, 특히 반도체 플라즈마 식각 장치에서 인터락(Interlock) 기능을 가지는 EPD 인터락 시스템에 관한 것이다.

종래 플라즈마 식각을 수행하는 RBX 4428XL 장비에서는 플라즈마 강도 이상 저하 발생으로 인한 EPD 에러로 인해 웨이퍼 실패(Fail)가 발생하고 있다.

현재 RBX 4428XL에서 엔드 포인트를 잡는 원리는 주 도 1의 (a)에서 보여지는 바와 같이 공정에서 RF 온 후 IDT(20")+AGC(5")을 진행 후, AGC 시간 동안 EOP(End Of Point) 파장의 강도 평균을 계산하여 평균에서 4% 드롭(Drop)시 EOP를 검출하도록 되어 있다.

그러나 예를 들어 EPD 실패로 플라즈마 강도가 정상 10000 카운트에서 100 카운트로 급격히 떨어지는 경우 EPD에서 A/D IO 로 나가는 출력단의 전압은 10V에서 0.1V 로 나가게 되며, 실제로 EPD가 잡히는 시점은 정상인 경우 9600 카운트 9.6V에서 실패인 경우 0.096V로 하강하여 상기 도 1의 (b)에서와 같이 이러한 미세전압으로는 EPD를 잡을 수 없게 된다. 또한 전압 헌팅(Hunting)의 폭도 커지게 되어 EPD를 검출하는 것이 불가능하게 된다.

도 2는 종래 EPD에서 플라즈마 강도 불량이 검출되는 플라즈마 검출 화면을 도시한 것으로, 상기 도 2의 (a)에서와 같이 정상시에는 7000 카운트(Count)가 나오지만 이상발생으로 인해 도 2의 (c)에서와 같이 플라즈마 강도가 150카운트(Count)까지 떨어지는 경우 공정 진행 중인 웨이퍼에 치명적인 영향을 주게 된다.

도 3은 상기 RBX 4428XL 장비에서 공정 수행된 웨이퍼 표면을 도시한 것으로, 상기 도 3의 (a)에서와 같은 정상 웨이퍼 표면과는 달리 플라즈마 공정 진행중에 EPD에서 플라즈마 강도가 이상 저하되는 경우 이는 EOP 검출 에러의 발생을 유발시켜 상기 도 3의 (b), (c)에서와 같이 웨이퍼상 게이트 패턴(Gate pattern)에 손상을 발생시키게 된다. 그러나 종래 EOP 검출장치에는 EOP 검출 에러에 따른 인터락 기능이 없어 상기 플라즈마 공정시의 플라즈마 강도 저하로 인한 웨이퍼 손상을 방지시킬 수 없는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 플라즈마 식각 장치에서 챔버내 플라즈마 광도 저하로 공정 수행중인 웨이퍼에 대한 EOP 검출이 불가능해지는 경우, 상기 플라즈마 광도 이상 저하 발생을 검출하여 EOP 검출 동작을 인터락시킴으로써, EOP 검출 에러로 인한 웨이퍼 손상을 방지시키는 EPD 인터락 시스템을 제공함에 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 플라즈마 광도 이상 발생에 따른 인터락 기능을 구비하는 EPD 인터락 시스템으로서, 플라즈마 식각 공정 수행 중 웨이퍼상 플라즈마 식각 대상 층의 엔드 포인트를 검출하는 EOP 검출부와; 상기 EOP 검출부 출력단에 연결되며, 상기 플라즈마 광도가 일정 기준 광도값 이하로 떨어져 EOP 검출이 불가능해 지는 경우 플라즈마 광도 이상 저하를 검출하여 상기 EOP 검출부의 동작을 인터락 시키는 EPD 인터락부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예의 동작을 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 EPD 인터락 기능이 구현된 플라즈마 식각 장치의 시스템 구성을 도시한 것이다. 이하 상기 도 4를 참조하여 본 발명의 동작을 상세히 설명하기로 한다.

진공챔버(400)내에는 플라즈마 식각 공정이 수행될 웨이퍼(402)가 고주파 전력을 공급하는 캐소드(404) 위에 놓여진다. EOP 검출부(408)는 챔버(400)내 플라즈마 광의 파장을 감지하는 감지부(406)를 통해 플라즈마 식각 공정 수행중의 플라즈마 광도(Intensity)를 검출하여 EOP를 검출한다. 즉 상기 EOP 검출부(408)는 전술한 상기 도 1의 (a)에서 보여지는 바와 같이 공정에서 RF 온 후 IDT(20")+AGC(5")을 진행 후, AGC 시간 동안 EOP 파장의 강도 평균을 계산하여 평균에서 4% 드롭시 EOP를 검출하도록 되어 있다.

도 5는 상기 EOP 검출부(408)의 상세 회로 구성을 도시한 것으로, 상기 도 5를 참조하면, EOP 검출부(408)는 플라즈마 식각 공정 수행 중 전원 공급원에서 오는 +,-15V 전압을 OP 앰프의 동작 전원으로 사용한다. 5번 6번 포트는 그라운드(Ground)이며, 3번과 4번은 EPD 출력 전압이 나오는 포트(Port)로 3번 포트에서 나오는 출력전압 2.5V 가 A/D IO 보드로 입력된다. 이때 상기 4번 포트는 J1 포인트로 공정 진행시 RF 광도를 테스터기(Tester)로 검사할 수 있도록 한 테스트 포트이다. 상기 도 5를 참조하면, EPD 센서에서 플라즈마 광도를 검출해서 OP 앰프로 보내게 되며, OP 앰프에서 증폭된 전압은 3번 포트를 통해 A/D IO 보드로 출력되는 것이다.

EOP 인터락부(410)는 상기 EOP 검출부(408) 출력 전압단에 연결되며, 상기 플라즈마 광도가 일정 기준 광도값 이하로 떨어져 EOP 검출부(408)에서의 EOP 검출이 불가능해 지는 경우 플라즈마 광도 이상 저하를 판단하여 EOP 검출부(408)의 동작을 인터락시킴으로써, EOP 검출 에러 발생으로 인한 웨이퍼의 손상을 방지시키게 된다.

도 6은 상기 EOP 인터락부(410)의 상세 회로를 도시한 것으로, 이하 상기 도 6을 참조하여 EOP 인터락부의 동작을 보다 상세히 설명하기로 한다.

LM393 비교기(600)는 상기 EOP 검출부(408)의 3번 포트의 출력전압을 입력 전압을 입력하여 3번 포트의 출력전압이 1V 이하로 떨어지는지 여부를 검출한다. 상기 LM393 비교기(600)에서는 상기 입력전압이 미리 설정된 기준 전압보다 높으면, +2.5V 가 출력되도록 하고, 입력전압이 기준전압보다 낮으면 0V 가 출력되도록 하여 플라즈마 광도에 대응된 출력 전압이 EOP 검출부(408)에서 EOP 검출이 불가능하게 되는 전압으로 떨어지는지 여부를 검출하게 된다.

이때 상기 기준전압은 EOP 검출이 곤란하게 되는 낮은 전압으로 사용자에 의해 임의로 설정 가능하다. R7은 가변저항으로 시계방향으로 회전시 기준전압이 낮아지고 반시계 방향으로 회전 시 기준전압은 높아진다. 상기에서 R7과 R4에 의해 비교기 3번 입력단으로 기준전압이 설정된다. 예를 들어 R7=12K이고 R4=3K 인 경우 상기 비교기 3번 입력단으로 입력되는 유입 전압은 (3K/(3K+12K))*5V=1V 가 된다. 이때 상기 인터락이 공정진행 중에만 동작하도록 하기 위해서는 LM383 IC 비교기(600)의 동작 전원을 챔버에서 공정 진행 중일 때에만 "온"이되도록 5V 신호 라인을 연결해주어야 한다.

74HC14 인버터(602)는 정상상태인 경우 EOP 검출부(408)의 3번 포트에서 1V 이상 출력시 상기 출력전압을 A/D IO 보드로 그대로 출력시키며, 비정상상태 발생으로 출력전압이 1V 미만으로 흐르는 경우 상기 출력전압을 차단시키게 된다. 이때 상기 0V의 신호는 상기 74HC14 비교기(600)를 거쳐 5V 로 반전되게 되는데, 74HC14는 인버터(602)로 1≥0, 0≥1로 출력하게 된다. 릴레이(Relay)(604)의 1, 2번 입력단은 DC 24V를 입력하며, 릴레이가 동작하지 않는 경우 3,6≥4,8 이 도통되고, 릴레이가 동작하면 3,4≥5,7 이 동작한다.

즉, EOP 인터락부(410)는 정상상태시 기준전압과 EOP 검출부(408)의 출력전압을 LM393 비교기(600)에서 비교하여 기준전압 보다 상기 출력전압이 높으면, +5V를 출력시키고, 기준전압보다 출력전압이 낮으면 0V를 출력시킨다. 이때 트랜지스터 2N4401(606)은 "오프"되고, 릴레이에 전원이 공급되지 않아 초기 상태로 있게 된다. 따라서 시스템 전원공급이 정상적으로 이루어지며, 2.5V 는 A/D IO로 그대로 출력되게 된다.

그러나 비정상상태시에는 LM393 비교기(600)로부터 0V가 출력되며 이는 74HC14 인버터(602)를 통과하여 +24V로 출력된다. 이에 따라 트랜지스터 2N4401(606)은 "온"되며, 릴레이(604)에 전원이 공급되어 시스템 전원 공급이 차단되는 것이다.

한편 상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위에 의해 정하여져야 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 플라즈마 식각 장치에서 챔버내 플라즈마 광도 저하로 공정 수행중인 웨이퍼에 대한 EOP 검출이 불가능해지는 경우, 상기 플라즈마 광도 이상 저하 발생을 검출하여 EOP 검출 동작을 인터락시킴으로써, EOP 검출 에러로 인한 웨이퍼 손상을 방지시키는 이점이 있다.

도 1은 종래 EOP 검출 그래프 예시도,

도 2는 종래 EOP 검출 에러 발생 그래프 예시도,

도 3은 종래 EOP 검출 에러 발생에 따른 웨이퍼 손상 예시도,

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 EPD 인터락 시스템 구성도,

도 5는 상기 도 4의 EOP 검출부 상세 회로 구성도,

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 EOP 인터락부 상세 회로 구성도.

Claims (2)

1. 플라즈마 광도 이상 발생에 따른 인터락 기능을 구비하는 EPD 인터락 시스템으로서,

   플라즈마 식각 공정 수행 중 웨이퍼상 플라즈마 식각 대상 층의 엔드 포인트를 검출하는 EOP 검출부와,

   상기 EOP 검출부 출력단에 연결되며, 상기 플라즈마 광도가 미리 설정된 일정 기준 광도값 이하로 떨어져 상기 플라즈마 식각 EOP 검출이 불가능해 지는 경우 플라즈마 광도 이상 저하를 검출하여 상기 EOP 검출부의 동작을 인터락 시키는 EPD 인터락부

   를 포함하는 EPD 인터락 시스템.
2. 제1항에 있어서,

   상기 EPD 인터락부는, 상기 EOP 검출부로부터 출력되는 플라즈마 광도에 대응되는 전압을 내부에 구비되는 비교기에서 미리 설정된 기준광도의 전압값과 비교한 후, 플라즈마 광도의 이상저하를 감지하여 상기 EOP 검출부의 EOP 검출 동작을 인터락 시키는 것을 특징으로 하는 EPD 인터락 시스템.